CN108264621A - 一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法 - Google Patents

一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法，包括如下步骤：S1、预聚：将聚酯多元醇脱水后与二异氰酸酯进行预聚反应；S2、亲水扩链及交联：向步骤S1的物料中加入亲水扩链剂、交联剂和稀释剂进行扩链、交联反应；S3、中和扩链：向步骤S2的物料中加入中和胺、水、稀释剂、pH缓冲剂和脂肪胺，反应结束得到预聚体；S4、分散乳化：向步骤S3的物料中加入水乳化，使预聚体均匀分散于水中；S5、后扩链反应：向步骤S4的物料中加入后扩链胺，在水中进行扩链，经减压蒸馏去除溶剂，即得。本方法在非均相状态下，使用脂肪胺扩链，合成具有高含量脲基甲酸酯的水性聚氨酯树脂；所得乳液胶束粒径小，粘度低，流平性好和储存性能佳。

Description

一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地，涉及一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法。
背景技术
由于水性聚氨酯具有良好的物理性能，例如弹性、耐溶剂性和成膜性，目前广泛应用于多种领域。原则上，可以降低可挥发有机物VOC含量，生产对健康无害的低排放涂料。但是实际上，由于合成过程中会使用不宜溶解的单体，合成过程中会广泛使用高沸点溶剂或者增塑剂，一方面辅助溶解亲水性化合物，提高亲水性单体的反应转化率；另一方面辅助溶解聚氨酯链段，提高产品的成膜性等性能。这些高沸点溶剂或者增塑剂，往往对健康有害。
公开号为CN107090069A的申请专利中公开了一种二次后扩链的水性聚氨酯制备方法及其制得的分散液，所述制备方法包括聚合物多元醇在催化剂作用下与二异氰酸酯、亲水扩链剂、小分子扩链剂反应，并用溶剂调节粘度得到预聚体，加入中和剂和水，经水溶性扩链剂扩链，再经油溶性后扩链剂二次扩链，减压脱除溶剂，得到二次后扩链的水性聚氨酯分散液。但该方法是在分散乳化后采用水溶性脂肪胺进行扩链，预聚体中不含有胺类的扩链剂，即脂肪胺的使用量小，会导致聚氨酯链段中脲基甲酸酯含量低，也就无法制得高耐温、高硬度的水性聚氨酯乳液。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法。
本发明提供的生产水性聚氨酯乳液的工艺，使用脂肪胺扩链，同时加入水作为溶剂，即在非均相状态下扩链，提高聚氨酯分子中的极性基团溶解性，提高合成稳定性；同时加入pH缓冲剂，抑制异氰酸酯和水的副反应，降低异氰酸酯与脂肪胺的反应速率。该合成工艺反应温和，放热均匀易控制，产品的耐温、流平等性能均明显提高。同时乳化后胶束粒径小，胶束间作用力小，乳液粘度低，储存稳定性高。适用于合成具有高脲基甲酸酯结构的聚氨酯乳液，以及大规模的水性聚氨酯生产。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法，包括如下步骤：
S1、预聚：将聚酯多元醇脱水后与二异氰酸酯进行预聚反应；
S2、亲水扩链及交联：向经步骤S1反应后的物料中加入亲水扩链剂、交联剂和稀释剂进行扩链、交联反应。
S3、中和扩链：向经步骤S2反应后的物料中加入中和胺、去离子水、稀释剂、pH缓冲剂和脂肪胺反应，当NCO含量低于2％时，反应结束得到预聚体；(目前进行扩链反应时均需要加入大量高沸点溶剂，导致环境污染。本发明通过加入水代替强极性的高沸点溶剂，同时加入pH缓冲剂抑制异氰酸酯与水的反应速率，确保反应过程稳定可控，体系的pH值范围为6.0-8.0。)
S4、分散乳化：向步骤S3的预聚体中加入去离子水乳化，使预聚体均匀分散于水中；
S5、后扩链反应：向经步骤S4分散后的物料中加入后扩链胺，在水中进行扩链，经减压蒸馏去除稀释剂，即得到水性聚氨酯乳液(具有交联立体结构的高分子量水性聚氨酯)。
优选地，步骤S1中，所述聚酯多元醇包括己二酸聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和苯酐类聚酯多元醇中的一种或多种；所述聚酯多元醇的数均分子量为1000-3000。为了确保聚氨酯性能，聚酯多元醇的分子量优选数均分子量1000-3000。
优选地，步骤S1中，所述二异氰酸酯包括异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
优选地，步骤S1中，所述聚酯多元醇与二异氰酸酯的摩尔比为1：2～1：15，更优选1：8～1：12。
优选地，步骤S1中，预聚反应的温度为70-90℃，反应时间为2-4h。
优选地，步骤S2中，当异氰酸酯基含量达到理论值时，向步骤S1的物料中加入亲水扩链剂、交联剂和溶剂，在70-90℃下回流反应1-3h。
优选地，步骤S2中，所述亲水扩链剂为羧酸二元醇，具体包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或两种。上述亲水扩链剂具有较强的亲水性，有助于制备得到稳定的聚氨酯乳液。所述亲水扩链剂的质量为聚氨酯固体总量的3.5-15％，更优选5-10％。
优选地，步骤S2中，所述交联剂为三元醇化合物，具体包括三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和甘油中的一种或多种。所述交联剂的质量为聚氨酯固体总量的0.5-4％。
优选地，步骤S2和步骤S3中，所述稀释剂包括丙酮、丁酮或乙酯。加入少量稀释剂稀释降低粘度。
优选地，步骤S3中，当异氰酸酯基含量达到理论值时，向步骤S2的物料中加入中和胺、溶剂、去离子水、pH缓冲剂和脂肪胺，反应温度为0-50℃。更优选反应温度为10-35℃，最佳温度为15-25℃。
优选地，步骤S3中，所述中和胺选自三乙胺、N-甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、三乙醇胺、N,N-二甲基-环己基胺中的至少一种。
优选地，步骤S3中，所述中和胺可以中和胺水溶液的形式加入，所述中和胺水溶液的质量浓度为20％-70％。
优选地，步骤S3中，所述中和胺与亲水扩链剂的摩尔为0.95：1～1.55：1。
优选地，步骤S3中，所述脂肪胺包括乙二胺、1,6-己二胺、异佛尔酮二胺、2-甲基-1,5戊二胺、3-甲基-1,5戊二胺、肼、双酰肼、二乙烯基三胺和三乙烯基四胺中的一种或多种。上述脂肪胺可以提高聚氨酯分子链上的脲基甲酸酯含量，提高耐温、硬度等性能。
优选地，步骤S3中，所述脂肪胺可以脂肪胺水溶液的形式缓慢加入，所述脂肪胺水溶液的质量浓度为30％-70％。
优选地，步骤S3中，所述脂肪胺的质量为聚氨酯乳液总量的1％-6％。
优选地，步骤S3中，所述pH缓冲剂包括一元弱酸及其盐、多元弱酸盐中的至少一种。具体地，包括醋酸及其盐、磷酸、碳酸氢钠、碳酸氢铵、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的一种或几种。
优选地，步骤S3中，所述pH缓冲剂为水性聚氨酯乳液总量的0.01％-0.2％。
优选地，步骤S3中，反应体系的pH值范围为6.0-8.0。
优选地，步骤S3中，所述中和胺、pH缓冲剂和脂肪胺的加料顺序为先加入中和胺、pH缓冲剂再加入脂肪胺，或者为先加入脂肪胺再加入中和胺、pH缓冲剂。脂肪胺扩链反应过程中，若将中和胺、pH缓冲剂和脂肪胺同时加入将导致反应速率过快，导致预聚体结块凝胶，合成反应失败。
优选地，步骤S3中，所述去离子水的质量为水性聚氨酯乳液总量的1.5％-20％。中和扩链步骤中的去离子水可以直接加入，或者随着脂肪胺水溶液带入水。
优选地，步骤S4中，所述乳化的步骤具体包括：保持0-50℃下的低温环境，在1-30min内加入去离子水乳化，搅拌速度为1000rpm，使预聚体在剪切力的作用下分散于水中。
优选地，步骤S5中，所述后扩链胺包括乙二胺、1,6-己二胺、异佛尔酮二胺、2-甲基-1,5戊二胺、3-甲基-1,5戊二胺、肼、双酰肼、二乙烯基三胺和三乙烯基四胺中的一种或多种。
优选地，步骤S5中，所述后扩链胺的质量占聚氨酯乳液总质量的0.01％-1％。
本发明提供了一种避免使用高沸点溶剂或者增塑剂的非均相扩链合成方法：通过使用活性强的脂肪胺与异氰酸酯反应，提高聚氨酯链段中的脲基甲酸酯含量和密度，提高涂料物料性能。使用少量水代替高沸点溶剂或者增塑剂作为溶剂，辅助水性聚氨酯中的极性链段，同时起到一定程度的增塑作用，避免使用高沸点溶剂，降低VOC含量。加入pH缓冲剂，调整反应体系的pH值位于中性，降低脂肪胺与异氰酸酯的反应速率，抑制异氰酸酯与水的副反应。反应温度在0-50℃时，异氰酸酯与水基本不发生副反应，可以得到理论的分子结构。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本方法在非均相状态下，使用脂肪胺扩链，可以合成具有高含量脲基甲酸酯的水性聚氨酯树脂，提高树脂耐温性能。
(2)有效降低脂肪胺与异氰酸酯反应速率，反应热量可以有效控制，局部热点少，反应温度均匀、平稳。
(3)降低异氰酸酯与水的副反应，可以得到理论的聚氨酯结构。
(4)乳液胶束粒径小，胶束间作用力小，乳液粘度低，提高乳液流平及储存性能。
(5)避免使用高沸点溶剂或者增塑剂，提供一种低溶剂用量的水性聚氨酯树脂的制备方法。
(6)相比于现有技术，本发明是在乳化前使用脂肪胺进行扩链反应，可以极大的提高脂肪胺的使用量，制备高耐温、高硬度的水性聚氨酯乳液。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明涉及一种非均相扩链的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入367份数均分子量为2000的己二酸聚酯二元醇，升温至100℃以上，脱水得到物料a。
(2)加入326份异氟尔酮二异氰酸酯，升温至80℃进行聚合反应3h得到物料b；
(3)当物料b中异氰酸酯基的质量百分比含量达到15.6％时，向物料b中加入47份二羟甲基丙酸，维持温度为75-80℃，加入26份三羟甲基丙烷，150份丙酮，保温3h得到物料c；
(4)当物料c中异氰酸酯基的质量百分比含量达到6.4％时，向物料c中加入30份三乙胺，200份丙酮。降低物料温度至25℃，加入去离子水50份，加入pH缓冲剂碳酸氢钠1份，调节体系pH为6.0-8.0。随后缓慢加入60份异佛尔酮二胺，同时加入40份丙酮，得到物料d。
(5)当物料d中异氰酸酯基含量达到1.9％时，向物料d中加入1700份去离子水。乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料e；
(6)向物料e中加入9份10％乙二胺水溶液，以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到物料f。
(7)在50℃、真空度-0.05-0.09MPA下，减压蒸馏物料f，抽出丙酮，得到水性聚氨酯乳液g。最后，水性聚氨酯乳液的质量为2580份，聚氨酯固体的总量为829份。
与常规工艺相比，按照本发明提供的合成方法所得乳液透明，胶束粒径明显较小，粘度低。同时涂布流平、成膜性好、耐温均有明显提高。
实施例2
本发明涉及一种非均相扩链的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入244份分子量为2000的己二酸聚酯多元醇，升温至100℃以上，脱水得到物料a。
(2)加入410份异氟尔酮二异氰酸酯，升温至80℃进行聚合反应3h得到物料b；
(3)当物料b中异氰酸酯的质量百分比含量达到22％时，向物料b中加入69份二羟甲基丙酸，加入10份三羟甲基丙烷，400份丙酮，维持温度为75-80℃，保温3h得到物料c；
(4)当物料c中异氰酸酯基的质量百分比含量达到8.5％时，向物料c中加入50份三乙胺，40份丙酮。降低物料温度至25℃，加入pH缓冲剂碳酸氢钠6份，调节体系pH为6.0-8.0。随后缓慢加入240份浓度50％的异佛尔酮二胺水溶液，同时加入400份丙酮，得到物料d。
(5)当物料d中异氰酸酯基的质量百分比含量达到1.9％时，向物料d中加入2000份去离子水。乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料e；
(6)向物料e中加入12份12％乙二胺水溶液，以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到物料f。
(7)在50℃、真空度-0.05-0.09MPA下，减压蒸馏物料f，抽出丙酮，得到水性聚氨酯乳液g。最后，水性聚氨酯乳液的质量为2840份，聚氨酯固体的总量为852份。
与常规工艺相比，按照本发明提供的合成方法所得乳液透明，胶束粒径明显较小。同时涂布流平、耐温均有明显提高。
实施例3
本发明涉及一种低溶剂用量的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入123份分子量为1000的聚碳酸酯二元醇，升温至100℃以上，脱水得到物料a。
(2)加入170份二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至70-90℃进行聚合反应2-4h得到物料b；
(3)当物料b中异氰酸酯基含量达到17.6％(质量比)时，向物料b中加入20份二羟甲基丁酸，维持温度为75-80℃，加入8份三羟甲基乙烷，180份丙酮，保温3h得到物料c；
(4)当物料c中异氰酸酯基含量达到7.0％(质量比)时，向物料c中加入12份N，N二甲基乙醇胺，20份丙酮。降低物料温度至25℃，加入去离子水50份，加入pH缓冲剂碳酸氢铵2份，调节体系pH为6.0-8.0。随后缓慢加入30份1,6-己二胺，同时加入200份丙酮，得到物料d。
(5)当物料d中异氰酸酯基含量达到1.8％(质量比)时，向物料d中加入842份去离子水。乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料e；
(6)向物料e中加入10份异佛尔酮二胺10％水溶液为后扩链胺，以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到水性聚氨酯树脂f。
(7)在50℃、真空度-0.05-0.09MPA下，减压蒸馏物料f，抽出丙酮，得到水性聚氨酯乳液g。最后，水性聚氨酯乳液的质量为1200份，聚氨酯固体的总量为361份。
与常规工艺相比，按照本发明提供的合成方法所得乳液透明，胶束粒径明显较小，粘度低。同时涂布流平、成膜性好、耐温均有明显提高。
实施例4
本发明涉及一种低溶剂用量的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入323份分子量为3000的己二酸聚酯二元醇，升温至100℃以上，脱水得到物料a。
(2)加入250份4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至50-80℃进行聚合反应2-4h得到物料b；
(3)当物料b中异氰酸酯基含量达到12.4％(质量比)时，向物料b中加入40份二羟甲基丁酸，维持温度为50-70℃，加入8份三羟甲基丙烷，190份丙酮，保温3h得到物料c；
(4)当物料c中异氰酸酯基含量达到4.9％(质量比)时，向物料c中加入30份N,N-二甲基乙醇胺，200份丙酮。降低物料温度至25℃，加入去离子水35份，加入pH缓冲剂磷酸二氢钠2份。随后缓慢加入35份2-甲基-1,5戊二胺，同时加入30份丙酮，得到物料d。
(5)当物料d中异氰酸酯基含量达到1.3％(质量比)时，向物料d中加入1500份去离子水。乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料e；
(6)向物料e中加入10份异氟尔酮二胺10％水溶液为后扩链胺，以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到水性聚氨酯树脂。
(7)在50℃、真空度-0.05-0.09MPA下，减压蒸馏物料f，抽出丙酮，得到水性聚氨酯乳液g。最后，水性聚氨酯乳液的质量为2170g，聚氨酯固体的总量为651g。
与常规工艺相比，按照本发明提供的合成方法所得乳液透明，胶束粒径明显较小，粘度低。同时涂布流平、成膜性好、耐温均有明显提高。
对比例1
本对比例涉及一种水性聚氨酯树脂的制备方法，其制备步骤与实施例1基本一致，不同之处在于：步骤(4)中，采用3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷代替异佛尔酮二胺，即步骤(4)中加入92份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷代替加入60份异佛尔酮二胺。具体包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入367份分子量为2000的聚酯二元醇，升温至100℃以上，脱水得到物料a。
(2)加入326份异氟尔酮二异氰酸酯，升温至80℃进行聚合反应3h得到物料b；
(3)当物料b中异氰酸酯基含量达到15.6％(质量比)时，向物料b中加入47份二羟甲基丙酸，维持温度为75-80℃，加入26份三羟甲基丙烷，150份丙酮，保温3h得到物料c；
(4)当物料c中异氰酸酯基含量达到6.4％(质量比)时，向物料c中加入30份三乙胺，200份丙酮。降低物料温度至50℃，随后缓慢加入92份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷，同时加入40份丙酮，得到物料d。
由于加入的3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷与异氰酸酯反应速率慢，需要50℃加热。在该温度下水会与异氰酸酯反应，因此本对比例的步骤(4)中不能加入水。
(5)当物料d中异氰酸酯基含量达到1.9％时，向物料d中加入1700份去离子水。乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料e；
(6)向物料e中加入9份10％乙二胺水溶液，以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到物料f。
(7)在50℃、真空度-0.05-0.09MPA下，减压蒸馏物料f，抽出丙酮，得到水性聚氨酯乳液g。水性聚氨酯乳液的质量为2600g，聚氨酯固体的总量为860g。
对比例2
本对比例涉及一种水性聚氨酯树脂的制备方法，其制备步骤与实施例1基本一致，不同之处在于：步骤(4)中，不加入pH缓冲剂。具体包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入367份分子量为2000的聚酯二元醇，升温至100℃以上，脱水得到物料a。
(2)加入326份异氟尔酮二异氰酸酯，升温至80℃进行聚合反应3h得到物料b；
(3)当物料b中异氰酸酯基含量达到15.6％(质量比)时，向物料b中加入47份二羟甲基丙酸，维持温度为75-80℃，加入26份三羟甲基丙烷，150份丙酮，保温3h得到物料c；
(4)当物料c中异氰酸酯基含量达到6.4％(质量比)时，向物料c中加入30份三乙胺，200份丙酮。降低物料温度至25℃，加入去离子水50份。随后缓慢加入60份异佛尔酮二胺，同时加入40份丙酮，得到物料d。
(5)当物料d中异氰酸酯基含量达到1.9％时，向物料d中加入1700份去离子水。乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料e；
(6)向物料e中加入9份10％乙二胺水溶液，以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到物料f。
(7)在50℃、真空度-0.05-0.09MPA下，减压蒸馏物料f，抽出丙酮，得到水性聚氨酯乳液g。
对比例3
本对比例涉及一种水性聚氨酯树脂的制备方法，其制备步骤与实施例1基本一致，不同之处在于：步骤(4)中，使用醇类扩链剂代替异佛尔酮二胺，得到物料d，然后将物料d在去离子水中分散乳化并进行后扩链反应。具体包括以下步骤：
(1)在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入367份分子量为2000的聚酯二元醇，升温至100℃以上，脱水得到物料a。
(2)加入326份异氟尔酮二异氰酸酯，升温至80℃进行聚合反应3h得到物料b；
(3)当物料b中异氰酸酯基含量达到15.6％(质量比)时，向物料b中加入47份二羟甲基丙酸，维持温度为75-80℃，加入26份三羟甲基丙烷，150份丙酮，保温3h得到物料c；
(4)当物料c中异氰酸酯基含量达到6.4％(质量比)时，向物料c中加入30份三乙胺，200份丙酮，加入31g 1，4-丁二醇，维持反应温度65-85℃，保温3h，得到物料d。
(5)待物料d中异氰酸酯含量达到1.9％时，向物料d中加入1700份去离子水。乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料e；
(6)向物料e中加入9份10％乙二胺水溶液，以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到物料f。
(7)在50℃、真空度-0.05-0.09MPA下，减压蒸馏物料f，抽出丙酮，得到水性聚氨酯乳液g。水性聚氨酯乳液的质量为2550g，聚氨酯固体的总量为800g。
性能测试
乳液外观为直接观察法。乳液粘度使用旋转粘度计，25℃下测试。胶束粒径采用激光粒径测试仪测试。
PET膜流平性测试方法：使用线棒式刮涂器，将乳液均匀涂布在PET膜上，在100℃以上的烘箱中烘干，形成均匀厚度的涂层。观察涂层平整度和透明度。
乳液成膜后的耐温性测试方法：乳液在PET薄膜上成膜以后，将涂膜放置在不同温度的烘箱中，烘烤30s，观察涂层平整度和透明度。
乳液储存稳定性：将乳液放置在玻璃瓶中，密封放置在50℃烘箱中，储存一定时间后观察外观。
对各实施例和各对比例制备的乳液进行测试，测试结果如下表1所示：
表1
根据表1中结果，对比实施例1和对比例1可知，在非均相状态下，使用脂肪胺扩链，可以合成具有高含量脲基甲酸酯的水性聚氨酯树脂，提高树脂耐温性能；还可改善水性聚氨酯乳液的外观，降低胶束粒径和粘度。对比实施例1和对比例2可知，通过使用pH缓冲剂调整反应体系的pH值位于中性，降低脂肪胺与异氰酸酯的反应速率，抑制异氰酸酯与水的副反应，反应热量可以有效控制，局部热点少，反应温度均匀、平稳，使得制备的乳液胶束粒径小，胶束间作用力小，乳液粘度低，提高乳液流平及储存性能。在对比例3的聚氨酯乳液合成时，加入醇类反应生成氨基甲酸酯结构，而实施例1中生成的脲基甲酸酯相比氨基甲酸酯结构具有更高的耐温性能，更低的粘度；即由对比实施例1和对比例3可知，通过在分散乳化前加入脂肪胺，使得聚氨酯链段中脲基甲酸酯含量增加，乳液粘度降低，耐温性明显提高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、预聚：将聚酯多元醇脱水后与二异氰酸酯进行预聚反应；
S2、亲水扩链及交联：向经步骤S1反应后的物料中加入亲水扩链剂、交联剂和稀释剂进行扩链、交联反应。
S3、中和扩链：向经步骤S2反应后的物料中加入中和胺、去离子水、稀释剂、pH缓冲剂和脂肪胺反应，当NCO含量低于2％时，反应结束得到预聚体；
S4、分散乳化：向步骤S3的预聚体中加入去离子水乳化，使预聚体均匀分散于水中；
S5、后扩链反应：向经步骤S4分散后的物料中加入后扩链胺，在水中进行扩链，经减压蒸馏去除稀释剂，即得到水性聚氨酯乳液。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S1中，所述聚酯多元醇包括己二酸聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和苯酐类聚酯多元醇中的一种或多种；所述聚酯多元醇的数均分子量为1000-3000。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S1中，所述二异氰酸酯包括异氟尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S2中，所述亲水扩链剂为羧酸二元醇，具体包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S2中，所述交联剂为三元醇化合物，具体包括三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和甘油中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S3中，所述中和胺选自三乙胺、N-甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、三乙醇胺、N,N-二甲基-环己基胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S3中，所述脂肪胺包括乙二胺、1,6-己二胺、异佛尔酮二胺、2-甲基-1,5戊二胺、3-甲基-1,5戊二胺、肼、双酰肼、二乙烯基三胺和三乙烯基四胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S3中，所述pH缓冲剂包括一元弱酸及其盐、多元弱酸盐中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S3中，所述中和胺、pH缓冲剂和脂肪胺的加料顺序为先加入中和胺、pH缓冲剂再加入脂肪胺，或者为先加入脂肪胺再加入中和胺、pH缓冲剂。
10.根据权利要求1所述的水性聚氨酯非均相扩链合成方法，其特征在于，步骤S5中，所述后扩链胺包括乙二胺、1,6-己二胺、异佛尔酮二胺、2-甲基-1,5戊二胺、3-甲基-1,5戊二胺、肼、双酰肼、二乙烯基三胺和三乙烯基四胺中的一种或多种。
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